人教版 (2019)必修 第二册4 宇宙航行复习练习题

这是一份人教版 (2019)必修 第二册4 宇宙航行复习练习题，共44页。试卷主要包含了变轨问题概述，实例分析，8m/s2，34 km/sB．7，7km/s等内容，欢迎下载使用。
1.变轨问题概述
(1)稳定运行
卫星绕天体稳定运行时，万有引力提供了卫星做圆周运动的向心力，即Geq \f(Mm,r2)＝meq \f(v2,r).
(2)变轨运行
卫星变轨时，先是线速度大小v发生变化导致需要的向心力发生变化，进而使轨道半径r发生变化.
①当卫星减速时，卫星所需的向心力F向＝meq \f(v2,r)减小，万有引力大于所需的向心力，卫星将做近心运动，向低轨道变轨.
②当卫星加速时，卫星所需的向心力F向＝meq \f(v2,r)增大，万有引力不足以提供卫星所需的向心力，卫星将做离心运动，向高轨道变轨.
2.实例分析
(1)飞船对接问题
①低轨道飞船与高轨道空间站对接时，让飞船合理地加速，使飞船沿椭圆轨道做离心运动，追上高轨道空间站完成对接(如图甲所示).
②若飞船和空间站在同一轨道上，飞船加速时无法追上空间站，因为飞船加速时，将做离心运动，从而离开这个轨道.通常先使后面的飞船减速降低高度，再加速提升高度，通过适当控制，使飞船追上空间站时恰好具有相同的速度，如图乙所示.
(2)卫星的发射、变轨问题
如图发射卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，在Q点点火加速做离心运动进入椭圆轨道2，在P点点火加速，使其满足eq \f(GMm,r2)＝meq \f(v2,r)，进入圆轨道3做圆周运动.
题型归纳
题型一：宇宙三大速度问题
1．（2021·高一）关于地球的宇宙速度，下列表述正确的是（ ）
A．第一宇宙速度 v=7.9km/s，是人造地球卫星运行时的最小速度
B．第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度
C．第一宇宙速度跟地球的质量无关
D．人造地球卫星运行时的速度可以等于第二宇宙速度
2．（2021春·陕西西安·高一西安市远东一中校考阶段练习）若宇航员在月球表面附近自高处以初速度水平抛出一个小球，测出小球的水平射程为L。已知月球半径为R，万有引力常量为G。则下列说法正确的是（ ）
A．月球表面的重力加速度B．月球的质量
C．月球的第一宇宙速度D．月球的平均密度
3．（2022·全国·高一专题练习）如图所示，宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上点沿水平方向以一定初速度抛出一个小球，测得小球经时间落到斜坡上距离点为的另一点，斜面的倾角为，已知该星球半径为，引力常量为，则（ ）
A．该星球的第一宇宙速度为
B．该星球表面的重力加速度大小为
C．小球的初速度大小为
D．人造卫星绕该星球表面做匀速圆周运动的最小周期为
题型二：同步卫星问题
4．（2021春·北京东城·高一北京市第五中学校考期中）“亚洲一号”是地球同步通讯卫星，其质量约为，下列关于同步卫星说法中正确的是（ ）
A．不同质量的同步卫星轨道半径不同
B．它的运行速度应是7.9km/s
C．它可以绕过北京的正上方，所以我国能利用它进行电视转播
D．已知“亚洲一号”距地面的高度约为地球半径的5倍，所以它的向心加速度约为其地面上物体的重力加速度的
5．（2023·高一课时练习）如图所示，图中a、b、c分别为中国首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”、中国空间站和地球同步卫星。“羲和号”运行于高度为517 km的太阳同步轨道，沿极地附近圆形轨道绕地球运行，中国空间站运行于高度约为389 km、倾角为41.581°的轨道平面（可近似为圆面），地球同步卫星运行于高度大约为36 000 km的赤道平面．则（ ）
A．a的向心加速度比c的大
B．a、b所受到的地球万有引力大小相等
C．三者轨道半径的三次方与周期的二次方比值都不相等
D．a的周期比c的大
6．（2022春·陕西渭南·高一统考期末）2021年10月16号神舟十三号载人飞船发射任务圆满成功，翟志刚、王亚平与叶光富三位航天员圆满完成全部既定任务。已知“天和”核心舱组合体距地面大约为390km，地球同步卫星运行轨道距地面约36000km，根据已有物理知识，下列说法正确的是（ ）
A．“天和”核心舱组合体的角速度大于地球同步卫星的角速度
B．“天和”核心舱组合体在环地球轨道上的运行速度一定大于7.9km/s
C．地面发射神舟十三号的速度可能是12km/s
D．神舟十三号飞船即将着陆时，航天员处于失重状态
题型三：近地卫星和黄金代换问题
7．（2022秋·北京海淀·高一清华附中期末）人造地球卫星在离地面的高度等于地球半径R处运行，已知地面上的重力加速度为g，则此卫星做匀速圆周运动的速度大小v等于（ ）
A．B．C．D．
8．（2022春·新疆乌鲁木齐·高一乌市一中校考期中）2020年10月，我国成功地将高分十三号光学遥感卫星送入地球同步轨道。已知地球半径为R，地球的第一宇宙速度为v，光学遥感卫星距地面高度为h，则该卫星的运行速度为（ ）
A．B．C．D．
9．（2022春·吉林长春·高一校考期末）把地球看作半径为R的球体，质量为M，其自转周期为T，地球的同步卫星质量为m，距离地表的高度为h，引力常量为G，则（ ）
A．同步卫星的线速度大小为B．同步卫星的线速度大小为
C．地球的质量D．地球的质量
题型四：同步/近地/赤道上物体的比较
10．（2022·高一课时练习）如图所示，A是静止在赤道上随地球自转的物体；B、C是同在赤道平面内的两颗人造卫星，B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上，C是同步卫星。下列说法正确的是（ ）
A．物体A随地球自转的角速度大于卫星B的角速度
B．卫星B的线速度大于卫星C的线速度
C．物体A随地球自转的加速度大于卫星C的加速度
D．物体A随地球自转的周期大于卫星C的周期
11．（2022·全国·高一）如图所示，有a、b、c、d四颗卫星，a未发射在地球赤道上随地球一起转动，b为近地轨道卫星，c为地球同步卫星，d为高空探测卫星，所有卫星的运动均视为匀速圆周运动，重力加速度为，则下列关于四卫星的说法正确的是（ ）
A．a卫星的向心加速度等于重力加速度g
B．b卫星与地心连线在单位时间扫过的面积等于c卫星与地心连线在单位时间扫过的面积
C．c、d卫星轨道半径的三次方与周期的平方之比相等
D．b卫星的运行周期大于a卫星的运行周期
12．（2022春·内蒙古包头·高一统考期末）如图所示，a为地球赤道上的物体，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，c为地球同步卫星。关于a、b、c做匀速圆周运动的说法正确的是（ ）
A．角速度的大小关系为
B．向心加速度的大小关系为
C．线速度的大小关系为
D．无法确定a、b、c的周期大小关系
题型五：各轨道一般卫星的比较
13．（2021·高一课时练习）1999年11月21日，我国“神舟”号宇宙飞船成功发射并收回，这是我国航天史上重要的里程碑。新型“长征”运载火箭，将重达8.4t的飞船向上送至近地轨道1，如图所示。飞船与火箭分离后，在轨道1上以速度7.2km/s绕地球做匀速圆周运动，则（ ）
A．飞船在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率
B．飞船在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度
C．飞船在轨道1上经过Q点的加速度大于它在轨道2上经过Q点的加速度
D．飞船在轨道2上经过P点的加速度等于它在轨道3上经过P点的加速度
14．（2021·高一课时练习）如图所示是在同一轨道平面上的3颗不同的人造地球卫星，关于各物理量的关系，下列说法正确的是（ ）
A．根据可知vAFC
C．角速度ωA>ωB>ωCD．向心加速度aA